【正文】 ............................................................................. 27 主程序清單 ............................................................................................ 27 MAX262 模塊程序設(shè)計 ............................................................................... 28 快速設(shè)計過程 ........................................................................................ 28 0f 和 Q 的編程 ...................................................................................... 29 參數(shù)設(shè)置及程序地址 ............................................................................ 31 程序設(shè)計例子 ........................................................................................ 33 擦除 FLASH 模塊設(shè)計 ................................................................................ 34 位操作模塊設(shè)計 .......................................................................................... 36 語音播放程序的設(shè)計 .................................................................................. 37 語音播放程序的功能 ............................................................................ 37 語音播放程序流程圖 ............................................................................ 37 語音播放程序設(shè)計 ................................................................................ 38 語音播放中斷服 務(wù)程序的設(shè)計 .................................................................. 39 語音播放中斷服務(wù)程序的功能 ............................................................ 39 語音播放中斷服務(wù)程序流程圖 ............................................................ 40 語音 播放中斷服務(wù)程序設(shè)計 ................................................................ 40 第五章 系統(tǒng)可靠性設(shè)計和整機調(diào)試 ........................................................ 42 硬件系統(tǒng)抗干擾設(shè)計 .................................................................................. 42 主機系統(tǒng)的抗干 擾設(shè)計 ........................................................................ 42 目錄 V 輸入信號的抗干擾設(shè)計 ........................................................................ 43 軟件抗干擾設(shè)計 .......................................................................................... 43 第六章 結(jié)論及展望 ............................................................................... 45 參考文獻(xiàn) .............................................................................................. 46 致 謝 ................................................................................................... 47 附 錄 ................................................................................................... 48 第一章 緒論 1 第 一 章 緒論 課題的背景和 意義 在近代電信設(shè)備和各類控制系統(tǒng)中，濾波器應(yīng)用極為廣泛，從某種意義上來說濾波器的發(fā)展進(jìn)程就代表了電子業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，在所有的電子部件中，使用最多、技術(shù)最為復(fù)雜的要算濾波器了。濾波器的優(yōu)劣直接決定產(chǎn)品的優(yōu)劣，所以，對濾波器的研究和生產(chǎn)歷來為各國所重視。 在信號頻率動態(tài)范圍不寬的場合，設(shè)定固定截止頻率的濾波技術(shù)也很成熟，但在許多工程應(yīng)用領(lǐng)域，信號頻率的動態(tài)范圍往往很寬，如在系統(tǒng)頻率響應(yīng)的微機自動測試中頻率在—1000Hz之間變化；在旋轉(zhuǎn)機械、大型水輪機組的機械故障診斷和炮口沖擊波壓力測試以及其他信號采集 測量場合，其信號頻率在幾赫茲到幾千赫茲之間不等。因此就有必要采用多種截止頻率的濾波器，用程控方法對頻率動態(tài)范圍寬的信號進(jìn)行濾波。 到目前為止程控濾波器是濾波器中最為高端先進(jìn)的一種濾波器，它有著精確、使用靈活、方便等特點，在以后的發(fā)展中占據(jù)著很重要的作用。 在我國程控濾波器還處于發(fā)展階段，相對于發(fā)達(dá)國家我們還有不小的差距，所以我們必須投入更大的努力改變這一現(xiàn)狀，從而做到不求人，只求己。 國內(nèi)外濾波器的研究狀況 1917 年美國和德國科學(xué)家分別發(fā)明了 LC 濾波器，次年導(dǎo)致了美國第一個多路復(fù)用系統(tǒng)的出現(xiàn)。 20 世 紀(jì) 50 年代無源濾波器日趨成熟。自 60 年代起由于計算機技術(shù)、集成工藝和材料工業(yè)的發(fā)展，濾波器發(fā)展上了一個新臺階，并且朝著低功耗、高精度、小體積、多功能、穩(wěn)定可靠和價廉方向努力，其中小體積、多功能、高精度、穩(wěn)定可靠成為 70 年代以后的主攻方向。導(dǎo)致 RC 有源濾波器 、數(shù)字濾波器、開關(guān)電容濾波器和電荷轉(zhuǎn)移器等各種濾波器的飛速發(fā)展，到 70 年代后期，上述幾種濾波器的單片集成已被研制出來并得到應(yīng)用。 80 年代，致力于各類新型濾波器的研究，努力提高性能并逐漸擴(kuò)大應(yīng)用范圍。 90 年代至現(xiàn)在主要致力于把各類濾波器應(yīng)用于各類產(chǎn)品的開發(fā) 和研制。 程控濾波器就是第一章 緒論 2 在這一背景下產(chǎn)生的。 濾波器的分類 濾波器有各種不同的分類，一般有如下幾種 ： （ 1）按處理信號類型分類 按處理信號類型分類，可分為模擬濾波器和離散濾波器兩大類。其中模擬濾波器又可分為有源、無源、異類三個分類；離散濾波器又可分為數(shù)字、取樣模擬、混合三個分類。當(dāng)然，每個分類又可繼續(xù)分下去。 實際上有些濾波器很難歸于哪一類，例如開關(guān)電容濾波器既可屬于取樣模擬濾波器，又可屬于混合濾波器，還可屬于有源濾波器。因此，我們不必苛求這種 “精確 ”分類，只是讓人們了解濾波器的大體類型，有個總體概 念就行了。 （ 2）按選擇物理量分類 按選擇物理量分類，濾波器可分為頻率選擇、幅度選擇、時間選擇（例如PCM 制中的話路信號）和信息選擇（例如匹配濾波器）等四類濾波器。 （ 3）按頻率通帶范圍分類 按頻率通帶范圍分類，濾波器可分為低通、高通、帶通、帶阻、全通五個類別，而梳形濾波器屬于帶通和帶阻濾波器，因為它有周期性的通帶和阻帶。 在各類濾波器中，程控濾波器很難歸類于哪一類。程控濾波器是目前最為高端的濾波器，對于 頻率在幾赫茲到幾千赫茲之間不等的信號很有必要采用多種截止頻率的濾波器，用程控方法對頻率動態(tài)范圍寬的 信號進(jìn)行濾波。本系統(tǒng)設(shè)計的就是這類程控濾波器。 主要設(shè)計內(nèi)容及指標(biāo) 本系統(tǒng) 以凌陽單片機 SPCE061A 作為控制中心，整個系統(tǒng)的控制和操作全部由單片機控制電路完成，如各項性能指標(biāo)的測量、各種信號之間的切換、 LCD顯示、實時語音播報等。其原理框圖如圖 1。用兩級 AD603 增益可控放大器完成信號放大功能。用 MAX262 專用程控濾波器芯片，通過設(shè)置不同的工作模式，第一章 緒論 3 完成巴特沃茲低通濾波器、巴特沃茲高通濾波器和四階橢圓型低通濾波器功能。 設(shè)計任務(wù) 程控濾波器的設(shè)計包括以下設(shè)計內(nèi)容： (1) 前級 放大器部分，要求增益可調(diào) 。 (2) 后級濾波器部分，要求濾波功能可設(shè)置，如：可設(shè)置為低通濾波器、高通濾波器、四階橢圓低通濾波器 。 (3) 要求濾波器的 截止頻率、 Q 值和 通帶等參數(shù)可設(shè)置。 主要設(shè)計技術(shù)指標(biāo)與參數(shù) 主要設(shè)計技術(shù)指標(biāo)如下： (1) 放大器的輸入正弦信號電壓振幅為 10mv，電壓增益為 40dB，增益 10dB步進(jìn)可調(diào)，通頻帶為 100Hz~40kHz，放大器的輸出電壓無明顯失真。 (2) 濾波器可設(shè)置為高通濾波器，其 3dB 截止頻率 fc 在 1kHz~20kHz 范圍內(nèi)可調(diào)，調(diào)節(jié)的頻率步進(jìn)為 1kHz， 處的放大器與濾波器的總電壓增益不大于 30dB。 (3) 濾波器可設(shè)置為低通濾波器，其 3dB 截止頻率 fc 在 1kHz~20kHz 范圍內(nèi)可調(diào)，調(diào)節(jié)的頻率步進(jìn)為 1kHz， 處的放大器與濾波器的總電壓增益不大于 30dB。 (4) 有設(shè)置參數(shù)功能。 (5) 放大器的電壓增益為 60dB，輸入信號電壓振幅為 10mV；增益 10dB 步進(jìn)可調(diào)，電壓增益誤差不大于 5%。 (6) 設(shè)計一個四階橢圓低通濾波器，帶內(nèi)起伏 ≤1dB， 3dB 通帶為 50kHz，要求放大器與低通濾波器在 200kHz處的總電壓增益小于 5dB， 3dB 通帶誤差不大于 5%。 第二章 設(shè)計方案及論證 4 第二章 設(shè)計方案及論證 本章包括方案論證和方案設(shè)計兩部分。方案論證部分列舉了各個可能實現(xiàn) 本 課題要求的方案 并進(jìn)行比較選取最佳方案。方案設(shè)計部分將 確定的最佳 方案進(jìn)行設(shè)計并給出具體 的 方案設(shè)計流程圖。 方案論證 本設(shè)計方案論證部分分為控制模塊方案設(shè)計和增益放大控制模塊設(shè)計兩部分。每個模塊共有三個方案，通過各方案的比較選取最佳方案。 控制模塊方案設(shè)計 方案一 基于 AT89C52 單片機和 FPGA 主控方案設(shè)計 如圖 21 所示，為方案一 的 設(shè)計方框 流程 圖?；?于 AT89C52 單片機和FPGA 模塊 ,利用 MAX262 芯片 ,實現(xiàn)了包括濾波參數(shù)設(shè) 制 ，濾波模式選擇，LCD 顯示輸出等功能的濾波器設(shè)計。在本程控濾波器的設(shè)計中 ,用 AT89C52單片機控制 MAX262 的傳遞函數(shù)，獨立編程設(shè)置其中心頻率和品質(zhì)因數(shù)來實現(xiàn)智能控制，并且可通過附帶的濾波器設(shè)計軟件任意改善濾 波特性 ，利用 FPGA 模塊產(chǎn)生頻率變化范圍較寬的方波頻率信號 ,該信號可以作為數(shù)字濾波器的參考輸入信號和待測單元的信號源。 圖 21 基于 89C52和 FPGA的程控濾 波器方框圖 CPU FPGA 程控放 大模塊 待測單元 MAX262 信號輸入 鍵盤 顯示 16 位 A/D 時 鐘 減幅電路 第二章 設(shè)計方案及論證 5 方案二 基于 AT89C52 單片機和 直接數(shù)字合成芯片 DDS 的設(shè)計方案 如圖 22 所示，為方案二的 設(shè)計 方框 流程 圖。 本 方案主要由信號放大模塊 、濾波 模塊 、時鐘 模塊 、單片機控制 模塊 和液晶顯示 模塊 等 部分 組成。單片機根據(jù)輸入?yún)?shù)控制用放大器的外接電阻和開關(guān)電容濾波器的時鐘信號對輸入小信號進(jìn)行相應(yīng)的放大、低通和高通濾波處理。提出了采用直接數(shù)字頻率合成技術(shù)為開關(guān)電容濾波器提供時鐘脈沖 ,有效地控制高 /低濾波電路的截止頻率。 鍵盤 AT 89 C 52 單片機 LCD 顯示DDSCD 4051放大電路